Linux 非阻塞 epoll 编程中，如何解决大量 ESTABLISHED 连接后占着茅坑不拉屎的行为？

[huahsiung]

Linux socket 中，无论是
server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
listen(server_fd)

还是接过来的
client_fd=accept(server_fd)

全部加进 epoll 事件监听中。 epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, client_fd, &ev)

但是接到的 client_fd ，必须要收到对方发送数据才能激活事件。 如果对方一直不 send()任何数据。那么建立了 ESTABLISHED 连接后就占着茅坑不拉屎。epoll 也不会通知

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网上找到两个方法：

1.

epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENTS, -1);
改为
epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENTS, 10);

没用，这是 epoll 事件超时，而不是连接超时。
epoll_wait 返回的是活跃事件，如果不发送任何数据，epoll_wait 不会返回这个事件的 fd

2.

struct timeval timeout;
timeout.tv_sec = 10;
timeout.tv_usec = 0;
setsockopt(client_fd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char *)&timeout, sizeof(timeout);

没用，这是阻塞超时，recv()用的。非阻塞会立即返回。

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这种连接浪费了茅坑资源，不知道有什么解决方法。设置 accept 后 10s不拉屎就断开。
阻塞情况下很好解决，但是非阻塞暂时没想到好办法。

[lcdtyph]

每个 socket 绑定一个 timer ，一起 epoll 就好了

[PythonYXY]

我看 chatgpt 给出的答案是利用 setsockopt 函数的 SO_RCVTIMEO 和 SO_SNDTIMEO 选项，不过我没试过

[choury]

搜下 TCP_DEFER_ACCEPT

[PythonYXY]

没看到原来 OP 已经试过 setsockopt 了。。。我的想法是定时发送心跳信息，将长时间不响应的 fd 给手动剔除

[henix]

这个应该要应用自己维护的吧。记录每个 fd 上一次操作的时间戳，你的第一种方法，epoll_wait 会在中途返回，返回时检查当前时间戳跟记录的 fd 上一次操作时间戳之差，如果超时了就执行某个动作，比如关闭连接。

这里采用的数据结构是堆（ heap ）或者时间轮（ timing wheel ）

可参考 [Linux 多线程服务端编程]( https://book.douban.com/subject/20471211/) 的“7.10 用 timing wheel 踢掉空闲连接”一章

[BBCCBB]

要实现应用层的心跳.

[roykingz]

你说的这个特性，Linux 的 TCP_DEFER_ACCEPT 标志可以支持，Nginx 源码中大量使用，Freebsd 中也有类似的特性，叫做 SO_ACCEPTFILTER

[roykingz]

不过，这个特性是延迟通知进程，要解决 ESTABLISHED 上一直不发数据的情况，应该还是得靠自己维护超时时间来检查，时间轮用的比较多

[Sephirothictree]

开个线程做 select 设置阻塞超时来监控非阻塞的 client_fd ，到时间或者可读，就超时踢人或者干活 recv （成功转回阻塞逻辑了 2333 ，不过感觉还是 1 楼方案比较省事

[Nazz]

网络库都有 SetDeadline 吧

[huahsiung]

@lcdtyph
@choury
@henix
@BBCCBB
@roykingz

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感谢各位回答

>TCP_DEFER_ACCEPT

我看了看 TCP_DEFER_ACCEPT 的 man,里面说(Takes an integer value (seconds), this can bound the maximum number of attempts TCP will make to complete the connection 。

就是说当重传次数超过限制之后，并且客户端依然还在回复 ack 时，到达最大超时，客户端再次回复的 syn-ack ，那么这个 defer 的连接依然会变成 ESTABLISHED 队列。必须要应用层关闭。

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>每个 socket 绑定一个 timer

这个方法刚才试了试，发现接到(event[i].events & EPOLLIN)后，无法区分是 timer_fd 还是 socket_fd ，就不能直接 accept()，因为可能接到 accept(timer_fd)，就会错误，在程序看来都是 fd 。

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>记录每个 fd 上一次操作的时间戳，定时检查当前时间戳跟记录的 fd 上一次操作时间戳之差

这个我最开始就是这样的，开了一个 pthread 专门处理超时，刚开始测试一切正常。但是后来发现，TCP 连接数超过 100K 时，这个 pthread 会卡死，导致整个程序退出。然后去掉了这个超时处理的 pthread ，就一切正常。

在 800K TCP 连接左右只占了 962M 内存。每个 fd 维护一个时间轮消耗巨大，程序为每个 tcp 分配的内存只有 1k 左右，全靠 epoll 的通知和内存 pointer 撑住的。遍历上万的 fd 的话时间轮这样内存会膨胀 2~3 倍，CPU 上下文切换时间也会激增。


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**最后的解决方法是暂时不解决，毕竟几十万左右的 TCP 连接才 4k~6k 的僵尸连接，好像也不是影响很大。**


不知道怎么把 fd 省内存的加入超时队列，我是直接把 fd CRC32 放入类似 hash 表的，但是连接过多 hash 会撞的。

[huahsiung]

@Sephirothictree

select 好像不行啊，连接太多，不够用。

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@Nazz

SetDeadline 是 go 语言的，C/C++的库好像没用

go 语言用 go route 起几十万个连接，内存会高达 10G+的。

[lcdtyph]

@huahsiung #11
啊这，你要用 event[i].data.ptr 来给这个 fd 一个私有数据结构，这样可以帮助你区分这个 fd 是什么，或者维护一些 fd 相关的上下文

[huahsiung]

@lcdtyph 为了省内存，我把 event[i].data.ptr 的指针当作 long long int(x64 位)用的



后来发现这个东西不会触发，不知道哪里问题。



x64 系统正常运行（除了不会触发超时）

x86 系统直接“段错误”

[huahsiung]

@huahsiung 得到答案了，好像是编译器问题，编译器认为指针不可能为负数，帮我把“负指针”优化了。

[Sephirothictree]

@huahsiung 试试 poll 不限制 fd 数量，跟 select 差不多，不过这么多连接，就不知道 poll 效率上能不能行了

[lcdtyph]

@huahsiung
都 x86 了还要省内存吗

而且你最好用 intptr_t int_ptr = (intptr_t)data.ptr;
x86 和 amd64 的指针长度不一样

[huahsiung]

@lcdtyph 准备 x86 架构直接放弃了吧，就只能在 64 位上面运行。

准备上数据的时候把 把 pointer 的最高位(符号位) 与 0x00FFFFFF 让 pointer 变成正的。下数据使用的时候再把左移一位把“符号位”顶掉，还原负的

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感觉这种就像在玩飞刀一样刺激，稍不注意就“刀起头落”。唉~正常编程内存会翻 5-10 倍的，试试奇淫技巧了

[lesismal]

定时器的实现主要有两个点：
1. 管理定时器的数据结构
如果你用 c++ ，priority_queue 维护每个 fd 的超时时间：
https://en.cppreference.com/w/cpp/container/priority_queue
如果用 c ，找个或者自己实现个小堆也可以
除非你对精确度要求非常低、时间轮间隔很小这种，否则真没必要：一是不精确，越想要精确则间隔越小越可能空跑，二是小堆做优先级队列基本是行业认可的最佳时间

2. 定时器的触发器，简单点可以用 epoll_wait ，虽然秒级精确度但对于 read deadline 足够了，如果想更精确或者框架提供通用的精确定时器，可以用 timer_fd

1 、2 结合起来，如果更新、设置超时时间都是在 epoll event loop 里，就是把 priority_queue 堆顶最小超时时间作为 epoll_wait 下一轮的 timeout 参数或者 timer_fd 的超时时间，如果跨线程设置还要考虑唤醒 epoll_wait 或者更新 timer_fd 相关

这只是简单实现方案，涉及到完整框架的你还要考虑并发调用、锁、一致性等各种细节


> 这个方法刚才试了试，发现接到(event[i].events & EPOLLIN)后，无法区分是 timer_fd 还是 socket_fd ，就不能直接 accept()，因为可能接到 accept(timer_fd)，就会错误，在程序看来都是 fd 。

#11 这就是说胡话了，你自己创建的 listener fd 、自己创建的 timer_fd ，你 switch case listener case timer default socket 一下就知道是哪个了，再不济，你存储 fd 对应的结构的地方，结构体加个字段标记 type 也就知道了

[lesismal]

@lesismal #19

=》除非你对精确度要求非常低、时间轮间隔很小这种，否则真没必要用时间轮：一是不精确，越想要精确则间隔越小越可能空跑，二是小堆做优先级队列定时器这种性能已经足够强、基本是行业认可的最佳实践

虽然秒级 =》虽然毫秒级